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COMPACTACION:
LA COMPACTACION DE SUELOS CONSTITUYE UN CAPITULO EMPORTANTE Y
SE HALLA INTIMANTE RELACIONADO DE LA PAVIMENTACION DE LA
CARRETERA, VIAS URBANAS Y PISTAS DE ATERRISAJE.
LA FALATA DE UN ABUENA COMPACTACION ES LA CAUSA DE FALLO
EN PAVIMENTOS, LA ESTABILIDAD EN UNA OBRA VIAL EXIJE
QUE LOS TERAPLENES Y DIFERENTES CAPAS DE SUBPAVIMENTO SE
HALLEN DEBIDAMENTE COMPACTADAS. ESTA COMPACTACION DEBERA
EFECTUARSE MEDIANTE EQUIPOS ESPECIALES: APLNADORAS
RODILLOS LISOS DE LLANTAS , PATA DE CABRA, ETC.
A FIN QUE UN SUELO ALCANSE LA MAYOR DENSKIDA POSIBLE EN
TERRENO , DEBERA TENER UNA HUMEDADA ADECUADA EN EL
MOMENTO DE SU COMPACTACION ESTA HUMEDAD PREVIAMENTE
DETERMINADA EN UN LABORATORIO DE SUELOS SE LLMA HUMEDAD
OPTIMA , Y LA DENSIS}DAD OBTENIDAD SE CVONOCE
COMO EL NOMBRE DE DENSIDA MAXIMA.
-TEORIA DE COMPACTACION
SABEMOS K UN SUELOS ESTA FORMADO POR PARTICULAS DE TAMAÑOS
Y FORMAS VARIADAS Y K ENTRES EXISTEN ESPACIOS HIPER
GRANULARES LLAMADASD VACIOS QUE SE HALLAN LLENOS
DE AIRE ,AGUA O DE AMBAS ALA VEZ.
ASI MISMO SABEMOS QUE CUANDO UNA MASA DE tierra esta
en estado suelto ocupa mayor volumen , por k tiene
mayor numero de vacios en cambio cuando apretujamos
o comprimimos esta mass se hace mas compacta y
obserbanos un decrecimiento del volumen total a
causa de la disminucion de vacios esta accion de
comprimir una massa de tierra se llama compactacion
*ventajas de la compactacion
a)se establece un contacto mas firme entre las particulas .
b)las particulas de menor tamaño son forzadas a ocupar
los vacios formadas por los de mayor dimensioon
c)cuando un suelo esta compactado aumenta su valor
de soporte y se hace mas estable.
d) cuando las particulas estan finalmente
adheridas despues de la compactacion la masds del
suelo sera mas densa y su volumen de vaciOs
kedara recucido aun minimo
por lo tanto la capacidad absorbente
" agua" de un suelo kedara reducido por efecto dela compactacion
para obtener una adecuada compactacion sera
necesario lubricar la masas y disminuir ,
disminuir asi ala resistencia ala friccion existente
entre particulas ase controlarse la cantidad de agua
al compactar un suelo si es insuficiente no habra
buena lubricacion y si es execiva la fuerzas hidrostaticas
emnpujaran y tenderan a separar las particulas
por lo tanto ese hace necesario calcular la cantidad
de agua o sea la humedad optima k debera tener un suelo
a fin de tener una buena lubricacion k permita el
DENSIDAD INSITU:
El concepto básico se refiere a la medida
de la densidad en el terreno. Esta puede
hacerse extrayendo una muestra de la capa
compactada y midiendo el volumen del hueco dejado
por el material extraído.
Es sabido que la compactación se aplica a
suelos con el fin de mejorar sus características de
compresibilidad, relación esfuerzo-deformación
y resistencia. Atendiendo al problema de
compactación para la formación de estructuras
para vías terrestres, que es uno de los usos
más corrientes e importantes de los materiales
compactados, las características de éstas
pueden medirse con base en el laboratorio.
Sin embargo, para verificar si el terreno que va
ha servir de capas del pavimento a construirse
ha sido debidamente compactado, deben
determinarse la densidad y la humedad
del material, a fin de comparar estos resultados con
la densidad máxima y la humedad óptima
obtenidas previamente en laboratorio.
En las especificaciones de construcción,
la calidad requerida del suelo compactado se fija
generalmente en términos de la densidad seca máxima
y no en función de la compresibilidad y resistencia
que posea el material compactado; esto es debido tanto a
cuestiones de orden práctico, de igual forma se
exige un control del contenido de agua de
los suelos durante la compactación.
En las especificaciones de construcción,
la calidad requerida del suelo compactado se fija
generalmente en términos de la densidad
seca máxima y no en función de la
compresibilidad y resistencia que posea
el material compactado; esto es debido tanto a
cuestiones de orden práctico, de igual
forma se exige un control del contenido de agua de
los suelos durante la compactación.
-METODOS:
a) Método del Aceite.
b) Método volumétrico.
c) Método de sacamuestras.
d) Método de la arena.
e) Método nuclear.
F)Por el método de la bolsa:
Para poder realizar este método es
necesario tener la superficie que se
va excavar lo más plana posible.
*Se procede a realizar un agujero en la
base de la calicata teniendo mucho cuidado
al sacar el material extraído y poniéndolo en una bolsa.
*Utilizando la balanza pesamos el material
extraído y se anota la cantidad.
*Seguidamente se coloca una bolsa de plástico
encima del agujero tratando de llenar todo el espacio.
*Por medio de las jarras graduadas se comienza
a echar agua cuidadosamente en el agujero.
*Se llena con agua hasta que cubra dicho hueco y
se anota el volumen utilizado.
*Teniendo ya los datos anteriores anotados, se
procederá a realizar los cálculos respectivos.
G)Por el método del cono de densidad:
MATERIALES:
*Cono de Arena
*Base porta cono
*Arena normalizada
*Balanza de masa 15 Kg. como mínimo
*Tamices Nro. 10 y 20
*Envase (recipiente con tapa)
*Accesorios (picota, cincel, combo, brocha, etc.)
*Bolsas plásticas
Ya que las calicatas realizadas solo tenían
estratos correspondientes a grava no se
pudo realizar el ensayo de densidad in situ por
el método del cono de densidad, pero este método
se tomará como referencia.
*Primero se pesa el cono de densidad con
arena y se anota el dato obtenido.
*Se procede a ubicar la placa del cono de
densidad de manera que este nivelada y estable.
*Seguidamente se excavar un hoyo de 10 a 15 cm,
utilizando la placa ya ubicada anteriormente.
*Todo el material removido se va colocar en
una bolsa hermética para conservar la humedad
y se procede a pesar anotando el dato.
*Teniendo cerrada la válvula que tiene el cono
de arena, se voltea boca abajo el instrumento
sobre la placa del cono y se abre la válvula
esperando que la arena que se encuentra en el
frasco del cono deje de caer en el hoyo.
*Después de esperar unos minutos y dejar que
caiga la arena del frasco, se procede a cerrar
la válvula y levantar el instrumento.
*Luego se pesa el cono de arena, para posteriormente
realizar los cálculos respectivos y
determinar el volumen del agujero.
*Finalmente para el volumen del cono se
requiere pesar el aparato de densidad y
teniendo una superficie plana, cerrar la válvula,
voltear el cono y dejar caer arena hasta que pare.
Pesar nuevamente el cono de densidad y en gabinete
teniendo el peso específico de la arena,
se determinará el volumen del mismo.
FORMULAS:
DENSIDAD DE LA MASA = (PESO DE LA MASA/VOLUMEN DE LA MASA)
PESO DE LA ARENA EN EL HOYO = (PESO DE LA ARENA + FRASCO - PESO DE LA ARENA QUE QUEDA EN EL FRASCO - PESO DE LA ARENA EN EL ENBUDO)
VOLUMEN DEL HOYO = (PESO DE LA ARENA EN EL HOYO/DENSIDAD DE LA ARENA)
DENSIDAD ARENA HUMEDA = (PESO DE LA MUESTRA HUMEDA NETA/VOLUMEN DEL HOYO)
ENSAYO CBR
En 1929 por los ingenieros Stanton y Porter del
departamento de carreteras de California presentaron
este método. Desde esa fecha tanto en Europa
como en América, el método CBR se ha generalizado y
es una forma de clasificación de un suelo para
ser utilizado como sub rasante o material de
base en la construcción de carreteras.
Este método de ensayo fue utilizado en la segunda
guerra mundial principalmente en la construcción de aeropuertos.
C = California
B = Bearing
R = Ratio
-Relación de soporte de california
¿PARA QUE SIRVE EL ENSAYO CBR?
Mide la resistencia al esfuerzo cortante de
un suelo y para poder evaluar la calidad del
terreno para sub rasante, sub base y base de pavimentos.
También se dice que el cbr de un suelo es
la carga unitaria que corresponde a 0.1” y 0.2”
de penetración y que su valor se expresa en %.
-El método CBR comprende los 3 ensayos siguientes:
Determinación de la densidad y humedad.
Determinación de las propiedades expansivas del material.
Determinación de la resistencia a la penetración.
-Tipos de CBR
A. Determinación del CBR de suelos perturbados y remoldados:
Gravas y arenas sin cohesión.
Suelos cohesivos, poco plásticos y poco o nada expansivo.
Suelos cohesivos y expansivos.
B. Determinación del CBR de suelos inalterados.
C. Determinación del CBR in situ.
-EQUIPOS:
*PRENSA HIDRAULICA:
para la expancion: (recuerda que ay una reloj medidor
que mide la presion. ver figura de izqueirda a derecha
tubo presiona plato soporta)
*PLACA DE METAL PERFORADA, TRIPODE
-PARA LA PRUEBA DE PENETRACION:
+PISTON DE PENETRACION:
*Cilíndrico, metálico de 50 ± 0,5 mm de diámetro ,
y no menor que 100 mm de largo.
*Área de 1935 mm² y con longitud necesaria para
realizar el ensayo de penetración con las sobrecargas .
+DIALES (DEFORMIMETROS) (RELOJ)
*Con recorrido mínimo de 25 mm y divisiones
lecturas en 0.025 mm, uno de ellos provisto
de una pieza que permita su acoplamiento en
la prensa para medir la penetración del pistón en la muestra.
-PROCEDIMIENTO:
+PREPARACION DE LA MUESTRA:
*Se prepara una muestra de tamaño igual o superior a 56 kgs
*Esta muestra deberá secarse al aire o en un horno,
a una temperatura menor que 60 º C,
hasta que se vuelva desmenuzable.
*La muestra se pasa por el tamiz de 3/4”
descartando el material retenido .
*Se reemplaza dicho material por una masa igual
de material que pasa por el tamiz de
20 mm y queda retenido en el tamiz de 4.75 mm.
tomada de la porción no utilizada de suelo original.
*Una vez obtenida la muestra de ensayo, se selecciona
una porción representativa de unos 35 kg para realizar
el ensayo de compactación Proctor .
*El resto de la muestra, se divide en tres
porciones de unos 7 k g cada una.
*Se determina la humedad óptima y la densidad
máxima por medio del ensayo de compactación elegido.
*Se compacta un número suficiente de
especímenes con variación en su contenido de agua.
*Dichos especímenes se preparan con diferentes
energías de compactación (Proctor Estándar,
la del Proctor Modificado y una Energía
Inferior al Proctor Estándar)
*Los resultados se grafican en un diagrama
de contenido de agua contra peso unitario.
*Sacar la placa base perforada y el disco
espaciador y pesar el molde con el suelo
compactado. Restar el peso del molde determinando
la masa del suelo compactado (M).
*Determinar la densidad de la muestra antes de la
inmersión, dividiendo la masa de suelo compactado
por la capacidad volumétrica del molde (v).
*FORMULA: DENSIDAD DE LA MUESTRA= (MASA/ VOLUMEN) gr/cm3
+COMPACTACION DE PROBETAS CBR:
*Normalmente se compactan de tres a cinco
probetas en un rango de 95 a 100 % de la
máxima densidad seca determinada según el ensayo Proctor.
*Cada porción de suelo, se debe mezclar
con una cierta cantidad de agua para
obtener la humedad óptima.
*Una vez que se haya pesado el molde (Mm)
y verificado su volumen (Vm) , se coloca el
disco espaciador sobre la placa base , se fija el
molde con el collarín sobre la placa y se coloca
un disco de papel filtro sobre el disco espaciador .
*Dentro del molde se compacta mediante 5 capas
cada una de las porciones de suelo húmedo, utilizando
para cada porción una energía de compactación
distinta (N º de golpes ) , de manera que la densidad
a la cual se desee determinar el CBR que de
comprendida entre las densidades de dos probetas .
*Se compactarán con 56, 25 y 10 golpes respectivamente.
*Al comienzo y al final de la compactación deberán
tomarse 2 muestras representativas de suelo para
calcular el contenido de humedad. La determinación
del contenido de humedad se debe hacer de
acuerdo con la norma INV E – 122.
+DETERMINACION DE LA DENSIDAD Y HUMEDAD:
Preparar una muestra que tenga la misma
densidad y humedad que se proyecta alcanzar
en el sitio donde se construirá el pavimento.
Procedimiento:
*En el molde cilíndrico se coloca el disco
espaciador y papel filtro grueso 6”.
*La muestra se humedece añadiendo una cantidad
de agua calculada. La humedad entre
dos muestras debe variar en 2%.
*La muestra se divide en 5 partes. Se compacta en
5 capas con 10, 25 y 56 golpes / capa.
*La briqueta compactada deberá tener un espesor de 5”.
*Se quita el collarín, se enrasa la parte
superior del molde, se volteará el molde y
*se quitará la base del molde perforada y el disco espaciador.
*Se pesará el molde con la muestra, se determinará
la densidad y la humedad de la muestra.
+HUMEDAD DEL MEZCLADO
*Es un factor importante en suelos finos y debe
controlarse debidamente.
*El contenido de humedad de la muestra amasada
que se va a compactar, deberá serigual al
correspondiente a la densidad que se desea obtener.
+INMERSION:
*Finalizada la compactación, se retira el collarín y
se enrasa el suelo al nivel del borde del molde,
rellenando los huecos dejados por la eliminación del
material grueso con material de menor tamaño.
Se retiran la placa base perforada, el disco espaciador
y se pesa el molde con el suelo compactado (W1).
*Se coloca sobre la superficie de la muestra
invertida la placa perforada con vástago, y,
sobre ésta, los anillos necesarios para completar
una sobrecarga tal, que produzca una presión
equivalente a la originada por todas las capas
de pavimento que hayan de ir encima del suelo
que se ensaya, la aproximación quedará dentro
de los 2.27 kg correspondientes a una pesa.
*En ningún caso, la sobrecarga total será menor de 4.54 kg. (10lb)
*Durante todo el tiempo de inmersión el
nivel de agua se debe mantener constante.
*Registrada la lectura final del comparador
de dial (Lf), Se deja escurrir el molde
durante 15 minutos en su posición normal y
se retiran las sobrecargas y la placa perforada.
*Inmediatamente, para determinar el peso
del molde más el suelo compactado y
saturado (W 2) y se procede al ensayo de penetración.
{Al término del periodo de inmersión tomar
las mediciones finales de la expansión y
calcularla como un porcentaje de
la altura inicial de la probeta.
FORMULA: %EXPANsION= (EXPANSION/116.4)X EXPANSION EN (mm)
*Es importante que no transcurra más tiempo
que el indispensable desde cuando se retira
la sobrecarga hasta cuando se vuelve a
colocar para el ensayo de penetración.
*Retira las cargas y la placa base perforada,
pesar el molde con el suelo. Restar la masa
del molde determinando la masa del suelo
compactado después de la inmersión (Mi).
*Obtener la densidad correspondiente, dividiendo
la masa de suelo compactado por la capacidad
volumétrica del molde (v):
FORMULA: DENSIDAD(i) = (Mi/V)
Las especificaciones establecen que los materiales de préstamo para:
*Sub base deben tener expansiones menores de 2%
*Base deben tener expansiones menores de 1%
Como dato informativo observar el hinchamiento versus el CBR:
*Suelo con hinchamiento 3% o mas, generalmente tienen CBR < 9 %
*Suelo con hinchamiento 2% como máximo tienen CBR ³ 15%
*Suelos con hinchamiento < 1% tienen generalmente CBR > 30%.
+PENETRACION:
*Se coloca sobre el espécimen las mismas
sobrecargas que tuvo durante el período de
inmersión. Para evitar el empuje hacia arriba
del suelo dentro del agujero de las pesas de
sobrecarga, es conveniente asentar el pistón
luego de poner la primera sobrecarga sobre la muestra.
Para ello, previamente se ha llevado el conjunto a
la prensa y colocado el pistón de penetración
en el orificio central de la sobrecarga anular .
Después de aplicar la carga de asentamiento se
coloca el resto de las sobrecargas alrededor del pistón.
*Para evitar el solevantamiento del suelo en la
cavidad de las carga ranuradas se coloca en
primer lugar la carga anular sobre la superficie
del suelo, antes de apoyar el pistón de penetración,
y después se colocan las cargas restantes.
*Se apoya el pistón de penetración con una
carga lo más pequeña posible (no debe
exceder de 45 Newton. Seguidamente, se sitúan
en cero los diales medidores, el del anillo
dinamométrico, u otro dispositivo para medir la
carga, y el de control de la penetración.
Para evitar que la lectura de penetración
se vea afectada por la lectura del anillo
de carga, el control de penetración se deberá
apoyar entre el pistón y la muestra o el molde.
*Se aplica la carga sobre el pistón de
penetración mediante el gato o mecanismo
correspondiente de la prensa, con una velocidad
de penetración uniforme de 1.27 mm (0.05") por minuto.
Las prensas manuales no preparadas para trabajar
a esta velocidad de forma automática se controlarán
mediante el deformímetro de penetración y un cronómetro.
PENETRACION
MILIMETROS PULGADAS
0.63 0.025
1.27 0.050
1.91 0.075
2.54 0.100
3.18 0.125
3.81 0.150
5.08 0.200
7.62 0.300
7.62 0.400
10.16 0.400*
12.70 0.500*
ESO SOLO SE HACE PARA DEFINIR LA CURVA PERO NO ES INDESPENSABLE
*Una vez hincado el pistón hasta 0.50 pulgada,
se suelta la carga lentamente.
*Finalmente, se retira el total de la muestra
de suelo del molde y se determina el
contenido de humedad de la capa superior,
con una muestra de 25 mm de espesor.
*Si se desea determinar la humedad promedio,
se deberá extraer una muestra que abarque
el total de la altura del molde.
*Su masa deberá ser de al menos 100 g si el suelo
ensayado es de grano fino y de 500 g si es granular.
proctor modificado
compactacion:
En mecánica de suelos, el ensayo de compactación
Proctor es uno de los más importantes
procedimientos de estudio y control de
calidad de la compactación de un terreno.
A través de el es posible determinar la
compactación máxima de un terreno en relación
con su grado de humedad, condición que optimiza
el inicio de la obra con relación al costo y
el desarrollo estructural e hidráulico.
Existen dos tipos de ensayo Proctor normalizados;
el "Ensayo Proctor Normal", y el "Ensayo Proctor Modificado".
La diferencia entre ambos estriba en la distinta energía utilizada,
debido al mayor peso del pisón y mayor altura de caída en el Proctor modificado.
Ambos ensayos se deben al ingeniero que les da nombre,
Ralph R. Proctor (1933), y determinan la máxima densidad
que es posible alcanzar para suelos o áridos, en unas
determinadas condiciones de humedad, con la
condición de que no tengan excesivo porcentaje
de finos, pues la prueba Proctor está limitada a
los suelos que pasen totalmente por la malla
No 4, o que tengan un retenido máximo del 10 %
en esta malla, pero que pase (dicho retenido)
totalmente por la malla 3/8”. Cuando el material
tenga retenido en la malla 3/8” deberá determinarse
la humedad óptima y el peso volumétrico seco
máximo con la prueba de Proctor estándar.
El ensayo consiste en compactar una porción de
suelo en un cilindro con volumen conocido,
haciéndose variar la humedad para obtener el
punto de compactación máxima en el cual se
obtiene la humedad óptima de compactación.
El ensayo puede ser realizado en tres niveles de
energía de compactación, conforme las especificaciones
de la obra: normal, intermedia y modificada.
Y= (n)(N)(P)(H)/H
Y= ENERGIA APLICADA
n= numero de capas a ser compactadas
N= NUMNERO DE GOLPES APLICADAS POR CAPA
P= PESO DEL PISON
H=ALTURA DE LA CAIDA DEL PISON
V=VOLUMEN DEL CILINDRO
El Grado de compactación de un terreno se
expresa en porcentaje respecto al ensayo Proctor;
es decir, una compactación del 85% de Proctor
Normal quiere decir que se alcanza el 85% de
la máxima densidad posible para ese terreno.
Las principales normativas que definen estos
ensayos son las normas americanas ASTM D-698
(ASTM es la American Society for Testing Materials,
Sociedad Americana para el Ensayo de Materiales)
para el ensayo Proctor estándar y la ASTM D-1557
para el ensayo Proctor modificado. En España existen
las normas UNE 103-500-94 que define el ensayo de
compactación Proctor normal y la UNE 103-501-94 que
define el ensayo Proctor modificado.
E-030 : Diseño Sismo resistente. (norma)
Esta Norma establece las condiciones mínimas
para que las edificaciones diseñadas
según sus requerimientos tengan un
comportamiento sísmico acorde con los
principios señalados en el Artículo 3.
a.La estructura no debería colapsar, ni
causar daños graves a las personas debido
a movimientos sísmicos severos que
puedan ocurrir en el sitio.
b.La estructura debería soportar movimientos
sísmicos moderados, que puedan ocurrir en
el sitio durante su vida de servicio,
experimentando posibles daños
dentro de límites aceptables.
Se aplica al diseño de todas las edificaciones
nuevas, a la evaluación y reforzamiento de las
existentes y a la reparación de las que resultaren
dañadas por la acción de los sismos.
Para el caso de estructuras especiales tales
como reservorios, tanques, silos, puentes,
torres de transmisión, muelles, estructuras hidráulicas,
plantas nucleares y todas aquellas cuyo
comportamiento difiera del de las edificaciones,
se requieren consideraciones adicionales que
complementen las exigencias aplicables
de la presente Norma.
Además de lo indicado en esta Norma,
se deberá tomar medidas de prevención contra
los desastres que puedan producirse como
consecuencia del movimiento sísmico: fuego, fuga
de materiales peligrosos, deslizamiento
masivo de tierras u otros.
E - 050 : Suelos y Cimentaciones
El objetivo de esta Norma es establecer los
requisitos, desde el punto de vista de la
Mecánica de Suelos e Ingeniería de Cimentaciones,
para la ejecución de Estudios de Mecánica de
Suelos (EMS), con fines de cimentación de
edificaciones y otras obras indicadas en esta Norma.
Los EMS se ejecutarán conla finalidad de asegurar
la estabilidad y para promover la utilización
racional de los recursos.
Ámbito de Aplicación. La presente Norma técnica
es aplicable a los EMS para la cimentación de
edificaciones y otras obras indicadas en esta
Norma. Su obligatoriedad se reglamenta en esta
misma Norma y su ámbito de aplicación
comprende todo el territorio Nacional.
Las exigencias de esta Norma se consideraran mínimas.
La presente Norma no toma en cuenta los
fenómenos de geodinámica externa o en los
casos que haya presunción de las existencias
de ruinas arquitectónicas; galerías u
oquedades subterráneas de origen natural
o artificial. En estos casos deberán
ejecutarse estudios específicamente
orientados a confirmar y solucionar dichos problemas.
E-0.50: SUELOS Y CIMENTACIONES.
Suelos y Cimentaciones: El objetivo de esta norma
es establecer los requisitos para la ejecución,
de edificaciones y otras obras indicadas en esta
norma. El Estudio de Mecánica de Suelos
(EMS) se ejecutará con la finalidad de asegurar
la estabilidad y permanencia de las obras y
para promover la utilización racional de los recursos.